DE102013110656A1

DE102013110656A1 - step switch

Info

Publication number: DE102013110656A1
Application number: DE102013110656.0A
Authority: DE
Inventors: Uwe Kaltenborn; Thomas Strof; Christian Hurm; Anatoli Saveliev; Gerhard Bäuml; Alfred Bieringer; Eduard Zerr; Wolfgang Albrecht; Martin Hausmann; Andreas Stocker
Original assignee: Maschinenfabrik Reinhausen GmbH; Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG
Current assignee: Maschinenfabrik Reinhausen GmbH; Scheubeck GmbH and Co
Priority date: 2013-09-26
Filing date: 2013-09-26
Publication date: 2015-03-26
Also published as: CN105580099B; EP3050067A1; UA121963C2; WO2015044325A1; CN105580099A; EP3050067B1; US9984833B2; US20160211089A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stufenschalter, umfassend einen Vorwähler und einen Feinwähler, dadurch gekennzeichnet, dass der Stufenschalter eine Verbindung (36) zwischen dem Vorwähler und dem Feinwähler (18) aufweist, in welcher mindestens ein Koppelschalter (38) angeordnet ist. Mittels dieser schaltbaren Verbindung kann die Umschaltung eines Vorwählers unter Zuhilfenahme des Feinwählers weitgehend gasfrei durchgeführt werden.The invention relates to a tap changer, comprising a preselector and a fine selector, characterized in that the tap changer has a connection (36) between the preselector and the fine selector (18), in which at least one coupling switch (38) is arranged. By means of this switchable connection, the switching of a preselector with the aid of the fine selector can be carried out largely free of gas.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stufenschalter, wie er üblicherweise in einem Regeltransformator eingesetzt wird, der wenigstens eine Stammwicklung und eine Regelwicklung aufweist. Der Stufenschalter hat wenigstens einen Feinwähler zum Beschalten mehrerer Anzapfungen der Regelwicklung als auch wenigstens einen mit der Stammwicklung verbundenen Vorwähler, über welchen die Regelwicklung in unterschiedlicher Polung mit der Stammwicklung verbindbar ist. Durch die mittels des Stufenschalters erfolgte Serienschaltung der Stammwicklung mit der Regelwicklung lassen sich entsprechend der Anzapfung der Regelwicklung gewünschte unterschiedliche Spannungen abgreifen. Auf diese Weise ist es möglich, die Ein/Ausgangsspannung des Regeltransformators in einem gewünschten Bereich frei zu wählen. Es wird für jede Phase des Drehstroms eine derartiger Stufenschalter benötigt. Der Stufenschalter ist üblicherweise als Drehschalter ausgebildet. Der Vorwähler und Feinwähler können auf der Achse des Drehschalters integriert ausgebildet sein. Der Feinwähler ist üblicherweise entweder durch Feinwählerkontakte gebildet, die auf unterschiedlichen Ebenen eines Drehschalters angeordnet sind. Auf jeder Ebene ist jeweils alternierend jede zweite Anzapfung der Regelwicklung geschaltet. Zwischen den auf beiden Ebenen angeordneten Feinwählerkontakten wird durch einen an sich bekannten Lastumschalter umgeschaltet, der in der Regel Überschaltwiderstände aufweist. Eine derartige Anordnung ist z. B. in der in der DE 10 2009 060 132 beschrieben. Der Feinwähler kann jedoch auch durch einen Feinwählerkontakt gebildet sein, der alle auf einer Ebene angeordneten Kontakte der Regelwicklung schaltet. Auch dieser Feinwählerkontakt kann Überschaltwiderstände aufweisen.The present invention relates to a tap changer, as is commonly used in a control transformer having at least one main winding and a control winding. The tap changer has at least one fine selector for connecting a plurality of taps of the control winding and at least one connected to the main winding selection, via which the control winding is connected in different polarity with the parent winding. By means of the tap changer series connection of the main winding with the control winding can be tapped according to the tapping of the control winding desired different voltages. In this way, it is possible to freely select the input / output voltage of the variable transformer in a desired range. It is needed for each phase of the three-phase current such a tap changer. The tap changer is usually designed as a rotary switch. The preselector and fine selector may be integrated on the axis of the rotary switch. The fine selector is usually formed either by Feinwählerkontakte, which are arranged on different levels of a rotary switch. Each second tap of the control winding is connected alternately at each level. Between the arranged on both levels fine-selector contacts is switched by a known diverter switch, which usually has switching resistors. Such an arrangement is z. B. in the in DE 10 2009 060 132 described. However, the fine selector can also be formed by a Feinwählerkontakt, which switches all arranged on a plane contacts the control winding. This fine-selection contact can also have switching resistances.

Ein Problem besteht nun insbesondere beim Umschalten des Vorwählers, d. h., wenn mittels des Vorwählers die Polung der Regelwicklung geändert werden soll. Hierbei wird die Verbindung des Vorwählers mit einem ersten Wicklungsende der Regelwicklung auf eine Verbindung mit dem zweiten Wicklungsende der Regelwicklung umgeschaltet. Dieser Umschaltvorgang wird zwar in der Regel stromlos durchgeführt, dennoch werden sowohl in der Stammwicklung als auch in der Regelwicklung Spannungen induziert, die zusammen mit der kapazitiven Kopplung der Wicklungen zueinander und zur Erde zu einem Lichtbogen und damit zu einer Gaserzeugung beim Umschalten des Vorwählers führen können.A problem now exists in particular when switching the preselector, d. h., If by means of the preselector the polarity of the control winding to be changed. In this case, the connection of the preselector with a first winding end of the control winding is switched to a connection to the second winding end of the control winding. Although this switching process is normally carried out without current, yet voltages are induced both in the main winding and in the control winding, which together with the capacitive coupling of the windings to each other and to earth can lead to an arc and thus to gas generation when switching the preselector ,

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Stufenschalter zu schaffen, der ein zumindest weitgehend gasfreies Umschalten des Vorwählers ermöglicht.It is therefore an object of the invention to provide a tap changer, which allows at least largely gas-free switching of the preselector.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Stufenschalter gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der zugeordneten Unteransprüche. Die Erfindung wird weiterhin durch einen Regeltransformator gemäß Anspruch 12 und ein Verfahren gemäß Anspruch 13 gelöst.This object is achieved with a tap changer according to claim 1. Advantageous developments of the invention are the subject of the associated subclaims. The invention is further achieved by a regulating transformer according to claim 12 and a method according to claim 13.

Erfindungsgemäß ist zwischen dem Vorwähler und dem Feinwähler des Stufenschalters eine elektrische Verbindung angeordnet, in welcher mindestens ein Koppelschalter angeordnet ist.According to the invention, an electrical connection is arranged between the preselector and the fine selector of the tap changer, in which at least one coupling switch is arranged.

Durch diesen Koppelschalter kann nun der Feinwähler selbst mit dem Vorwähler verbunden werden, und der Umschaltvorgang des Vorwählers von einem Ende der Regelwicklung zum anderen Ende kann unter Zuhilfenahme des Feinwählers durchgeführt werden, indem von einem Ende der Regelwicklung z. B. über alle Anzapfungen der Regelwicklung zum anderen Ende geschaltet wird. Der Vorteil liegt hierbei darin begründet, dass der Feinwähler durch einen Lastumschalter oder durch einen Hilfsschalter zumindest weitgehend gasfrei und unterbrechungslos zwischen den einzelnen Anzapfungen schalten kann. Zudem kann die Umschaltung nicht über die gesamte Wicklung der Regelwicklung, sondern jeweils immer nur von einer Anzapfung zur nächsten erfolgen, so dass die Potentialdifferenz beim Umschalten von einer Anzapfung zur anderen bedeutend geringer ist. Wenn beispielsweise eine Regelwicklung zehn Anzapfungen hat, so liegt beim Umschalten von einer Anzapfung zur nächsten jeweils nur ein Zehntel der Potentialdifferenz der gesamten Spannung der Regelwicklung an. Des Weiteren ist oft bei Feinwählern ein Lastumschalter vorgesehen, so dass die Umschaltung zwischen den Anzapfungen der Regelwicklung nicht nur gasfrei sondern auch unterbrechungsfrei durchführbar ist. Während des Umschaltens des Feinwählers über die Anzapfungen verbleibt der Vorwähler in Neutralstellung, in welcher er keines der beiden Enden der Regelwicklung kontaktiert. Da der Vorwähler über die Verbindung mit dem geschlossenen Koppelschalter auf dem gleichen Potential liegt wie die Ableitung des Feinwählers, erfolgt das Umstellen des Vorwählers auf das andere Ende der Regelwicklung potentialfrei, das heißt ohne Lichtbogen. Durch die Erfindung wird somit ein lichtbogenfreies und damit gasfreies Umschalten des Vorwählers mittels des Feinwählers ermöglicht.Through this coupling switch, the fine selector can now be connected to the preselector, and the switching of the preselector from one end of the control winding to the other end can be carried out with the aid of the fine selector by z by one end of the control winding. B. is switched over all taps of the control winding to the other end. The advantage lies in the fact that the fine selector can switch at least largely gas-free and uninterrupted between the individual taps by a diverter switch or by an auxiliary switch. In addition, the switching can not take place over the entire winding of the control winding, but always only from one tap to the next, so that the potential difference when switching from one tap to another is significantly lower. For example, if a control winding has ten taps, when switching from one tapping to the next, only one tenth of the potential difference of the entire voltage of the control winding is applied. Furthermore, a diverter switch is often provided with fine selectors, so that the switching between the taps of the control winding is not only gas-free but also uninterrupted feasible. During the switching of the fine selector on the taps of the selection remains in neutral position in which he contacted neither end of the control winding. Since the selection via the connection with the closed coupling switch is at the same potential as the derivative of the fine selector, the switching of the preselector to the other end of the control winding is potential-free, that is without an arc. The invention thus enables an arc-free and therefore gas-free switching of the preselector by means of the fine selector.

Die elektrische Verbindung zwischen Vorwähler und Feinwähler ist vorzugsweise eine direkte elektrische Verbindung, z. B. eine Leitung oder eine Leiterbahn. In der elektrischen Verbindung können jedoch auch neben dem Koppelungsschalter elektrische Bauelemente wie z. B.: elektrische Filter, Spulen, Widerstände, Kondensatoren etc. angeordnet sein.The electrical connection between the selector and the fine selector is preferably a direct electrical connection, for. B. a line or a conductor. In the electrical connection, however, in addition to the coupling switch electrical components such. B .: electrical filters, coils, resistors, capacitors, etc. may be arranged.

Vorzugsweise hat der Vorwähler wenigstens ein bewegbares Schaltelement und zwei Schaltkontakte, die von dem Schaltelement kontaktierbar sind, wobei die elektrische Verbindung das Schaltelement dauerhaft kontaktiert. Das Schaltelement ist regelmäßig mit der Stammwicklung verbunden und die Schaltkontakte mit den beiden Enden der Regelwicklung. Die elektrische Verbindung verbindet somit das Schaltelement des Vorwählers mit der Stammwicklung und dem Feinwähler. Da der Feinwähler beim Umschalten des Vorwählers das gleiche Ende der Regelwicklung wie das Schaltelement des Vorwählers kontaktiert, führt dies dazu, dass die Trennung des Schaltelements des Vorwählers von dem Schaltkontakt in eine neutrale, nicht kontaktierende Stellung potentialfrei verläuft, und damit ohne die Erzeugung eines Lichtbogen und entsprechenden Gaseintrag in ein umgebendes Kühlmedium, z. B. Öl. Preferably, the preselector has at least one movable switching element and two switching contacts which can be contacted by the switching element, wherein the electrical connection permanently contacts the switching element. The switching element is regularly connected to the main winding and the switch contacts with the two ends of the control winding. The electrical connection thus connects the switching element of the preselector with the main winding and the fine selector. Since the fine selector when switching the preselector contacts the same end of the control winding as the switching element of the preselector, this leads to the separation of the switching element of the preselector from the switching contact to a neutral, non-contacting position potential-free, and thus without the generation of an arc and corresponding gas entry into a surrounding cooling medium, for. For example, oil.

Vorzugsweise weist der Vorwähler wenigstens ein Schaltelement auf, das mechanisch oder elektrisch mit wenigstens einem Schaltelement des Koppelschalters gekoppelt ist. Auf diese Weise kann die korrelierte Tätigkeit der beiden Schaltelemente des Vorwählers und des Koppelschalters auf einfache Weise miteinander verknüpft werden, so dass Fehlbedienungen ausgeschlossen werden. So wird vorzugsweise die Kopplung derart konzipiert, dass das Schaltelement des Vorwählers nach dem Schließen des Schaltelements des Koppelschalters in eine Neutralstellung gestellt wird, in der der Vorwähler mit keiner der beiden Enden der Regelwicklung verbunden ist. Dies hat den Zweck, den Vorwähler aus dem gesamten Umschaltprozess auszuklammern, der nun durch den Feinwähler selbst realisiert wird.Preferably, the preselector comprises at least one switching element which is mechanically or electrically coupled to at least one switching element of the coupling switch. In this way, the correlated activity of the two switching elements of the preselector and the coupling switch can be linked to one another in a simple manner, so that operating errors are excluded. Thus, preferably, the coupling is designed such that the switching element of the preselector is set after closing the switching element of the coupling switch in a neutral position in which the selection is connected to neither of the two ends of the control winding. This has the purpose to exclude the selection from the entire switching process, which is now realized by the fine selector itself.

Weiter ist in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Kopplung derart konzipiert, dass das Schaltelement des Koppelschalters nach dem Schließen des Schaltelements des Vorwählers öffnet. Wenn am Ende der Umschaltung das Schaltelement des Vorwählers mit dem anderen Ende der Regelwicklung kontaktiert wird, auf welches der Feinwähler vorher umgeschaltet hat, wird somit automatisch der Koppelschalter geöffnet.Further, in an advantageous embodiment of the invention, the coupling is designed such that the switching element of the coupling switch opens after closing the switching element of the preselector. If at the end of the switching, the switching element of the preselector is contacted with the other end of the control winding to which the fine selector has previously switched, the coupling switch is thus automatically opened.

Wie bereits oben erwähnt, kann das gasfreie Schalten des Feinwählers durch einen an sich bekannten Lastumschalter erfolgen. Es ist auch möglich, einen Feinwähler ohne Lastumschalter zu verwenden, der in einer Ebene schaltet. Dieser hat üblicherweise einen Feinwählerkontakt mit Überschaltwiderständen, um auf diese Weise ein gasfreies Umschalten von einer Anzapfung zur nächsten zu gewährleisten. Er kann jedoch statt oder zusätzlich zu den Überschaltwiderständen auch mit einem oder mehreren Vakuumschaltern versehen sein. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass sich der Lastumschalter oft in einem eigenen öl- und gasdichten Gefäß befindet.As already mentioned above, the gas-free switching of the fine-vote can be done by a known diverter switch. It is also possible to use a fine selector without diverter switch, which switches in one plane. This usually has a Feinwählerkontakt with Überschaltwiderständen, to ensure in this way a gas-free switching from one tap to the next. However, instead of or in addition to the switching resistors, it can also be provided with one or more vacuum switches. In this context, it should be noted that the diverter switch is often located in its own oil and gas-tight vessel.

Vorzugsweise hat der Lastumschalter wenigstens einen Überschaltwiderstand, um die Übergangsphase des Umschaltens von einer Anzapfung zur nächsten unterbrechungsfrei zu machen. Hierdurch bleibt die Regelwicklung mit der Stammwicklung kontaktiert, so dass keine Spannungen z. B. durch die kapazitive Ankopplung der Regelwicklung relativ zu Stammwicklung auftreten können. Vorzugsweise kann der Feinwählern ein Lastumschalter haben, wie er in der DE 10 2009 060 132 beschrieben ist. Dies ermöglicht gasfreie Schaltvorgänge des Feinwählers.Preferably, the diverter switch has at least one transient resistance to make the transition phase of switching from one tap to the next uninterruptible. As a result, the control winding remains in contact with the main winding, so that no voltages z. B. can occur through the capacitive coupling of the control winding relative to the main winding. Preferably, the fine selectors may have a diverter switch, as in the DE 10 2009 060 132 is described. This allows gas-free switching operations of the fine selection.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Stufenschalter, d. h. der Vorwähler und/oder der Feinwähler als Drehschalter ausgebildet. Eine derartige Anordnung hat sich für Leistungstransformatoren, die insbesondere im Bereich der Stromversorgung Verwendung finden, als vorteilhaft herausgebildet. Wenn mehrere Phasen eines Transformators gleichzeitig geschaltet werden sollen, können die entsprechenden Phasen in unterschiedlichen Ebenen des Drehschalters hintereinander angeordnet werden. So lassen sich beispielsweise alle drei Phasen eines Drehstroms gleichzeitig schalten.In an advantageous embodiment of the invention, the tap changer, d. H. the selection and / or the fine selector designed as a rotary switch. Such an arrangement has proven to be advantageous for power transformers, which are used in particular in the field of power supply. If several phases of a transformer to be switched simultaneously, the corresponding phases in different levels of the rotary switch can be arranged one behind the other. For example, all three phases of a three-phase current can be switched simultaneously.

Vorzugsweise ist der Stufenschalter, d. h. der Vorwähler und/oder der Feinwähler, als Schnappschalter ausgebildet, was kurze Schaltvorgänge ermöglicht und die Übergangszeit des Schaltens von einer Anzapfung zur nächsten reduziert.Preferably, the tap changer, i. H. the selector and / or the fine selector, designed as a snap-action switch, which allows short switching operations and reduces the transition time of the switching from one tap to the next.

Vorzugsweise ist der Vorwähler als Wender ausgebildet, dessen Schaltelement zur Verbindung mit der Stammwicklung konzipiert ist und dessen beide Schaltkontakte zur Kontaktierung der beiden Enden der Regelwicklung konzipiert sind. Ein derartiger Vorwähler ist schaltungstechnisch sehr einfach zu realisieren und außerdem zuverlässig.Preferably, the preselector is designed as a reverser whose switching element is designed for connection to the main winding and whose two switching contacts are designed for contacting the two ends of the control winding. Such a selection is circuitry very easy to implement and also reliable.

Die Erfindung betrifft weiterhin einen Regeltransformator mit wenigstens einer Stammwicklung und wenigstens einer Regelwicklung der vorstehend beschriebenen Art, in welchem Regeltransformator die Regelwicklung mehrere Anzapfungen aufweist, die von dem Feinwähler beschaltbar sind, und in welchem der Vorwähler die Regelwicklung in gewünschter mit der Stammwicklung verbindet.The invention further relates to a control transformer having at least one main winding and at least one control winding of the type described above, in which control transformer the control winding has a plurality of taps, which are connected by the fine selector, and in which the selection connects the control winding in the desired with the parent winding.

In einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Umschalten des Vorwählers eines Stufenschalters in einem Regeltransformator der vorstehend beschriebenen Art wird folgende Abfolge von Schritten durchgeführt: a) der Feinwähler wird, falls erforderlich, auf die Endposition des Vorwählers (nachfolgend kurz: Wender) an der Regelwicklung gefahren. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass sich der Feinwähler auf dem gleichen Potential befindet wie der Wender, wenn der Koppelschalter geschlossen wird. Ist dies nicht der Fall, so kann es zu einem Kurzschluss entsprechend der Potentialdifferenz zwischen dem Ende der Regelwicklung kommen, an welchem der Wender kontaktiert und der Anzapfung, in welcher sich der Stufenschalter gerade befindet.In a method according to the invention for switching the preselector of a tap changer in a control transformer of the type described above, the following sequence of steps is carried out: a) the fine selector, if necessary, to the final position of the preselector (hereinafter referred to as: Wender) on the control winding. This will ensure that the fine selector is at the same potential as the inverter when the coupling switch is closed. If this is not the case, then a short circuit can occur according to the potential difference between the end of the control winding, at which the inverter contacts and the tap in which the tap changer is currently located.

Der Koppelschalter wird für das Umschalten des Vorwählers von seiner offenen Normalstellung in eine geschlossene Umschaltstellung geschaltet. Da der Koppelschalter nur für das Umschalten des Vorwählers bzw. Wenders geschlossen wird, wird die geschlossene Stellung auch Umschaltstellung genannt wird.The coupling switch is switched to switch the preselector from its open normal position to a closed switching position. Since the coupling switch is closed only for switching the preselector or Wenders, the closed position is also called switching position.

Der Vorwähler wird nun in eine nicht kontaktierende Neutralstellung geschaltet. Da die Regelwicklung über den Feinwähler mit der Stammwicklung verbunden ist und die Umschaltung mittels des Feinwählers durchgeführt werden soll, muss der Vorwähler in die nicht kontaktierende Neutralstellung gebracht werden, da andernfalls eine Potentialdifferenz zwischen dem Wender und dem Feinwähler auftritt, die über die elektrische Verbindung und den Koppelschalter kurz geschlossen würde. Nun wird der Feinwähler über alle Anzapfungen der Regelwicklung auf das andere Ende der Regelwicklung durchgeschaltet. Dieses Durchschalten erfolgt, wie bereits erwähnt, mittels der eventuell vorhandenen Hilfskontakte oder mittels eines an sich bekannten Lastumschalters zumindest weitgehend gasfrei. Wenn der Stufenschalter die andere Endposition an der Regelwicklung erreicht hat, wird auch der Vorwähler auf die neue Endposition geschaltet. Hierbei liegt der Vorwähler aufgrund des geschlossenen Koppelkontakts auf dem gleichen Potential wie der Feinwähler. Nun wird der Koppelschalter wieder in seine Normalstellung geöffnet. Hiermit ist die lichtbogen- und gasfreie Umschaltung des Vorwählers abgeschlossen.The preselection is now switched to a non-contacting neutral position. Since the control winding is connected via the fine selector to the main winding and the switchover is to be performed by means of the fine selector, the preselector must be brought into the non-contacting neutral position, otherwise a potential difference between the inverter and the fine selector occurs, via the electrical connection and the coupling switch would be closed shortly. Now the fine selector is switched through all taps of the control winding to the other end of the control winding. This switching is done, as already mentioned, by means of the possibly existing auxiliary contacts or by means of a known diverter switch at least substantially free of gas. When the tap changer has reached the other end position on the control winding, the preselector is also switched to the new end position. Here, the preselector is due to the closed coupling contact at the same potential as the fine selector. Now the coupling switch is opened again to its normal position. This completes the arc and gas-free switching of the preselector.

Um das Verfahren zu vereinfachen, kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass das Schaltelement des Vorwählers mit dem Schaltelement des Koppelschalters gekoppelt ist, um damit die Abfolge der Betätigung von Wender und Koppelschalter zu automatisieren und damit fehlerfrei zu machen. Auf diese Weise können sich auch die Schaltzeiten, zum Beispiel die Zeiten einstellen lassen, in denen beide Schaltelemente geschlossen sind, bevor eines der beiden Schaltelemente wieder öffnet. Durch die Kopplung können somit auch Totzeiten bei den Schaltvorgängen minimiert werden. Selbstverständlich kann auch eine elektrische oder elektronische Steuerung für die Betätigung der Schaltelemente des Wenders und/oder des Koppelschalters verwendet werden.In order to simplify the method, it can preferably be provided that the switching element of the preselector is coupled to the switching element of the coupling switch in order to automate the sequence of operation of the inverter and coupling switch and thus to make error-free. In this way, the switching times, for example, the times can be set, in which both switching elements are closed before one of the two switching elements opens again. By coupling thus dead times in the switching operations can be minimized. Of course, an electrical or electronic control for the operation of the switching elements of the inverter and / or the coupling switch can be used.

Die obigen Ausführungsformen der Erfindung sind in beliebiger Weise kombinierbar.The above embodiments of the invention can be combined in any way.

Die Erfindung wird nun beispielsweise anhand der schematischen Zeichnung beschrieben. In dieser zeigen:The invention will now be described by way of example with reference to the schematic drawing. In this show:

1 ein Schaltbild eines Stufenschalters eines Regeltransformators mit Stammwicklung und Regelwicklung, welcher Stufenschalter einen Vorwähler, Feinwähler, Lastumschalter und Koppelschalter aufweist, 1 a circuit diagram of a tap changer of a control transformer with main winding and control winding, which tap changer has a selection, fine selector, diverter switch and coupling switch,

2a–f eine Serie von Schaltbildern zur Verdeutlichung des Umschaltens des Vorwählers mit Hilfe des Feinwählers, z. B. in einem Regeltransformators aus 1. 2a -F a series of circuit diagrams to illustrate the switching of the preselector using the fine selector, z. B. in a control transformer 1 ,

Der Regeltransformator 10 enthält eine Stammwicklung 12 und eine Regelwicklung 14 mit mehreren Anzapfungen 16. In dem Regeltransformator 10 ist ein Stufenschalter 17 angeordnet, der aus einem Vorwähler 20 und einem Feinwähler 18 besteht. Der Feinwähler 18 wiederum besteht aus Feinwählerkontakten 32, 34 und einem Lastumschalter 24, der zwischen den Feinwählerkontakten 32, 34 umschaltet. Der Vorwähler 20 ist als Wender ausgeführt. Der Vorwähler 20 verbindet die Regelwicklung 14 mit der Stammwicklung 12 in gewünschter Polarität, und der Feinwähler 18 wählt über die Feinwählerkontakte 32, 34 die zu beschaltenden Anzapfungen 16 der Regelwicklung 14 vor, wobei das Umschalten zwischen den Feinwählerkontakten 32, 34 in diesem Ausführungsbeispiel über den Lastumschalter 24 erfolgt. Die Stammwicklung 12 ist mit dem Schaltelement 22 des Vorwählers 20 verbunden, während dessen Schaltkontakte 21, 23 mit den Enden der Regelwicklung 14 verbunden sind. Das Schaltelement 22 des Vorwählers 20 verbindet somit wahlweise eines der beiden Enden der Regelwicklung über die Schaltkontakte 21, 23 mit der Stammwicklung 12 oder es verbleibt in einer nicht kontaktierenden Neutralstellung, wie dies in 2c und 2d gezeigt ist.The control transformer 10 contains a rootwinding 12 and a rule winding 14 with several taps 16 , In the control transformer 10 is a tap-changer 17 arranged, which from a selection 20 and a fine selector 18 consists. The fine selector 18 in turn consists of fine-tuning contacts 32 . 34 and a diverter switch 24 that is between the fine-tuning contacts 32 . 34 switches. The selection 20 is executed as a turner. The selection 20 connects the rule winding 14 with the trunk winding 12 in the desired polarity, and the fine selector 18 dials via the fine-tuning contacts 32 . 34 the taps to be connected 16 the rule winding 14 before, where switching between the fine-tuning contacts 32 . 34 in this embodiment via the diverter switch 24 he follows. The trunk winding 12 is with the switching element 22 of the preselector 20 connected during its switching contacts 21 . 23 with the ends of the control winding 14 are connected. The switching element 22 of the preselector 20 thus selectively connects one of the two ends of the control winding via the switch contacts 21 . 23 with the trunk winding 12 or it remains in a non-contacting neutral position as shown in FIG 2c and 2d is shown.

Der Feinwähler 18 ist über einen Lastumschalter 24 mit einer Lastableitung 28 verbunden. Der Lastumschalter 24 verfügt über einen Gleitschalter, der die beiden Feinwählerkontakt 32, 34 unter einer kurzen Übergangsphase unter Nutzung von Überschaltwiderständen 30 des Lastumschalters 24 alternierend kontaktiert. Der Lastumschalter 24 enthält somit zwei Überschaltwiderstände 30, von denen jeweils einer mit jeweils einem Feinwählerkontakt 32, 34 verbunden ist. Auf diese Weise fährt das Gleitschaltelement 26 über vier Kontakte des Lastumschalters 24, wobei unter Zwischenschaltung der Überschaltwiderstände 30 von einer Anzapfung 16 zur nächsten Anzapfung 16 der Regelwicklung 14 umgeschaltet wird. Vor der eigentlichen Umschaltung im Lastumschalter 24 werden die zu beschaltenden Anzapfungen spannungslos von den Feinwählerkontakten 32, 34 vorgewählt. Mit jedem Umschalten fährt somit das Gleitschaltelement 26 von der dargestellten rechten Endposition im Lastumschalter 24 auf die linke Endposition (gestrichelte Darstellung) und vice versa. Im Lastumschalter 24 können auch andere Bauteile und Schaltfolgen verwendet werden, z. B. Vakuumschaltröhren mit Hilfsschaltern. Weiterhin kann der Stufenschalter 17 auch als sog. Lastwähler ausgebildet sein, bei dem der Feinwähler 18 aus dem Lastumschalter 24 und den Feinwählerkontakten 32, 34 besteht. Hier wird die Vorwahl der zu beschaltenden Anzapfung 16 und die Lastumschaltung in einem Schritt durchgeführt.The fine selector 18 is via a diverter switch 24 with a load derivation 28 connected. The diverter switch 24 has a slide switch, which controls the two fine selectors 32 . 34 under a short transition phase using transient resistors 30 the diverter switch 24 alternately contacted. The diverter switch 24 thus contains two switching resistors 30 , one of which each with a fine-dial contact 32 . 34 connected is. In this way, the sliding element moves 26 via four contacts of the diverter switch 24 , wherein, with the interposition of the switching resistors 30 from a tap 16 to the next tap 16 the rule winding 14 is switched. Before the actual changeover in the diverter switch 24 The taps to be connected are de-energized by the fine-tuning contacts 32 . 34 preselected. With each switch thus moves the sliding element 26 of the shown right end position in the diverter switch 24 to the left end position (dashed line) and vice versa. In the diverter switch 24 also other components and switching sequences can be used, eg. B. vacuum interrupters with auxiliary switches. Furthermore, the tap changer 17 Also be designed as a so-called. Last voters, in which the fine voters 18 from the diverter switch 24 and the fine-tuning contacts 32 . 34 consists. Here is the preselection of the tap to be connected 16 and the load switching performed in one step.

Erfindungsgemäß sind nun der Feinwähler 18 über eine elektrische Verbindung 36 mit dem Vorwähler (Wender) 20, vorzugsweise mit dessen Schaltelement 22 verbunden. In dieser Verbindung 36 ist ein Koppelschalter 38 angeordnet, mit welchem sich die Verbindung zwischen der Lastableitung 28 des Lastumschalters 24 und der Stammwicklung 12 unterbrechen lässt. Das Schaltelement 40 des Koppelschalters 38 ist vorzugsweise über eine mechanische oder elektrische Kopplung 42 mit dem Schaltelement 22 des Wenders 20 gekoppelt, womit deren Tätigkeit synchronisiert werden kann. Das Schaltelement kann als Vakuumschaltröhre oder Schnappkontakt ausgebildet sein. Das Umschalten des Wenders in einem oben beschriebenen Stufenschalter 17 wird in den nachfolgenden 2a–2f erläutert.According to the invention are now the fine selector 18 via an electrical connection 36 with the selection (turner) 20 , preferably with its switching element 22 connected. In this connection 36 is a coupling switch 38 arranged, with which the connection between the load derivation 28 the diverter switch 24 and the trunk winding 12 interrupt. The switching element 40 of the coupling switch 38 is preferably via a mechanical or electrical coupling 42 with the switching element 22 of the inverter 20 coupled, whereby their activity can be synchronized. The switching element may be formed as a vacuum interrupter or snap contact. Switching the inverter in a tap changer described above 17 will in the following 2a - 2f explained.

In den Figuren sind identische oder funktionsgleiche Teile mit den identischen Bezugszeichen versehen. Der Lastumschalter 24 ist in den schematischen Zeichnungsabfolgen der 2a–2f nur sehr schematisch dargestellt.In the figures, identical or functionally identical parts are provided with the identical reference numerals. The diverter switch 24 is in the schematic drawing sequences of 2a - 2f shown only very schematically.

2a zeigt die normale Betriebsstellung des Stufenschalters 17, in welchem der Koppelschalter 38 geöffnet ist, so dass die Spannung an der Lastableitung 28 des Lastumschalters 24 der Spannung entsprechend der Anzapfung 16 der Regelwicklung 14 und dem entsprechenden Spannungsanteil der Stammwicklung 12 entspricht. 2a shows the normal operating position of the tap changer 17 in which the coupling switch 38 open, so that the voltage at the load dissipation 28 the diverter switch 24 the voltage according to the tapping 16 the rule winding 14 and the corresponding voltage proportion of the parent winding 12 equivalent.

Zum Umschalten des Vorwählers 20, das heißt zum Umschalten der Polarisierung der Regelwicklung 14, wird der Koppelschalter 38 geschlossen (2b), wenn der Feinwähler 18 auf der der Kontaktposition des Wenders 20 entsprechenden Wicklungsanzapfung 16 der Regelwicklung 14 liegt. Nun wird das Schaltelement 22 des Wenders 20 in eine nicht kontaktierende neutrale Position geschaltet, wie es in 2c gezeigt ist. Die Schaltelemente 40 des Koppelschalters 38 und das Schaltelement 22 des Wenders 20 können miteinander gekoppelt sein, so dass das Öffnen und Schließen der Schaltelemente gekoppelt, das heißt zwangsläufig synchronisiert erfolgt. Die Betätigung kann in einer bevorzugten Ausführungsform über ein Getriebe (hier nicht dargestellt), das zwischen Lastumschalter und Wähler angeordnet ist, erfolgen. Weiterhin ist es möglich, dass die Betätigung direkt vom Vorwähler 20 abgegriffen wird. Auf diese Weise ist eine Fehlbedienung der entsprechenden Schaltelemente ausgeschlossen. In der in 2c dargestellten Umschaltphase ist nun die Regelwicklung 14 allein über den Feinwähler 18 und Lastumschalter 24 mit der Stammwicklung 12 verbunden. Nun fährt der Feinwähler 18 mittels der Feinwählerkontakt 32, 34 in Verbindung mit der Betätigung des Lastumschalters 24 an die andere Endposition der Regelwicklung 14, wie es in 2d dargestellt ist. Der Lastumschalter 24 schaltet dabei immer zwischen den beiden Feinwählerkontakten 32, 34 hin und her, nach dem der Feinwähler die „nächste” Anzapfung vorgewählt hat. Wenn der Feinwähler die Schaltung zum anderen Ende der Regelwicklung 14 durchgeschaltet hat, wird wiederum das Schaltelement 22 des Wenders 20 in Kontaktstellung zu dem unteren Ende der Regelwicklung 14 geschaltet, an dem der Feinwähler 18 und der Lastumschalter 24 anliegen. Da der Wender 20, die Stammwicklung 12 und den Feinwähler 18 mit dem Lastumschalter 24 über den geschlossenen Koppelkontakt 38 auf dem gleichen Spannungsniveau liegen, erfolgt auch dieser Umschaltvorgang des Wenders 20 potentialfrei, das heißt ohne Erzeugung eines Lichtbogens und damit gasfrei. Nach dem Umschalten des Wenders gemäß 2e wird nun wieder der Koppelschalter 38 geöffnet, wie es in 2f dargestellt ist. Der Regeltransformator 10 hat nun wieder seine normale Betriebsposition erreicht Feinwähler.To switch the preselector 20 that is to switch the polarization of the control winding 14 , the coupling switch becomes 38 closed ( 2 B ) when the fine selector 18 on the contact position of the inverter 20 corresponding winding tap 16 the rule winding 14 lies. Now the switching element 22 of the inverter 20 switched into a non-contacting neutral position, as in 2c is shown. The switching elements 40 of the coupling switch 38 and the switching element 22 of the inverter 20 can be coupled together, so that the opening and closing of the switching elements coupled, that is necessarily synchronized. The actuation can in a preferred embodiment via a transmission (not shown here), which is arranged between the diverter switch and selector, take place. Furthermore, it is possible that the actuation directly from the selection 20 is tapped. In this way, a malfunction of the corresponding switching elements is excluded. In the in 2c shown switching phase is now the control winding 14 alone about the fine-vote 18 and diverter switch 24 with the trunk winding 12 connected. Now the fine voter drives 18 by means of the fine-tuning contact 32 . 34 in connection with the operation of the diverter switch 24 to the other end position of the control winding 14 as it is in 2d is shown. The diverter switch 24 always switches between the two fine-tuning contacts 32 . 34 back and forth, after which the fine voter has selected the "next" tap. When the fine selector switches the circuit to the other end of the control winding 14 has turned on, in turn, the switching element 22 of the inverter 20 in contact with the lower end of the control winding 14 switched, on which the fine selector 18 and the diverter switch 24 issue. Because the turner 20 , the trunk winding 12 and the fine selector 18 with the diverter switch 24 over the closed coupling contact 38 are at the same voltage level, also takes place this switching operation of the inverter 20 potential-free, ie without generating an arc and thus gas-free. After switching the inverter according to 2e is now the coupling switch again 38 open as it is in 2f is shown. The control transformer 10 has now returned to its normal operating position fine selection.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann innerhalb des Schutzbereichs der nachfolgenden Ansprüche variiert werden. Hierbei können anstatt mechanischer Schaltkontakte wie z. B. Vakuumschaltröhren auch Halbleiterschaltelementen wie z. B. IGBT's verwendet werden. Diese Halbleiterschaltelemente könne im Feinwähler 18, Lastumschalter 24, Vorwähler 20 und den Feinwählerkontakten 32, 34 zum Schalten eingesetzt werden.The invention is not limited to the illustrated embodiments, but may be varied within the scope of the following claims. Here, instead of mechanical switching contacts such. B. vacuum interrupters and semiconductor switching elements such. As IGBT's are used. This semiconductor switching elements can in the fine selector 18 , Diverter switch 24 , Selection 20 and the fine-tuning contacts 32 . 34 be used for switching.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102009060132 [0001, 0012]

Claims

Tap changer, comprising a selection ( 20 ) and a fine selector ( 18 ), characterized in that the tap changer an electrical connection ( 36 ) between the selection and the fine selector, in which at least one coupling switch ( 38 ) is arranged.

Tap changer according to claim 1, wherein the selection ( 20 ) at least one movable switching element ( 22 ) and two switching contacts ( 21 . 23 ) which are contactable by the switching element, wherein the electrical connection ( 36 ) with the switching element ( 22 ) connected is.

Tap changer according to claim 1 or 2, wherein the preselector ( 20 ) at least one switching element ( 22 ), which mechanically or electrically with at least one switching element ( 40 ) of the coupling switch ( 38 ) is coupled.

Tap changer according to Claim 3, in which the coupling is designed in such a way that the switching element ( 22 ) of the preselector ( 20 ) after closing the switching element ( 40 ) of the coupling switch ( 38 ) is placed in an unconnected neutral position.

Tap changer according to Claim 3 or 4, in which the coupling is designed such that the switching element ( 40 ) of the coupling switch ( 38 ) after closing the switching element ( 22 ) of the preselector ( 20 ) opens.

Tap changer according to one of the preceding claims, in which the coupling switch ( 38 ) via a gearbox that operates between diverter switch ( 24 ) and fine selectors ( 18 ) is arranged, is operable.

Tap changer according to one of the preceding claims, in which the fine-tuning contacts ( 32 . 34 ) are designed as a snap-action switch or contain a vacuum interrupter.

Tap changer according to one of the preceding claims, which is designed as a rotary switch.

Tap changer according to one of the preceding claims, in which the fine selector ( 18 ) is designed as a load selector.

Tap changer according to one of the preceding claims, in which the selection ( 20 ) is designed as a turner.

Control transformer ( 10 ) with at least one parent winding ( 12 ) and a rule winding ( 14 ), which has a tap changer ( 17 ) according to one of the preceding claims, in which the control winding has a plurality of taps ( 16 ) provided by the fine selector ( 18 ) and in which the selection ( 20 ) the rule winding ( 14 ) in the desired polarity with the main winding ( 12 ) connects.

Method for switching over a preselector ( 20 ) in a tap changer ( 17 ) according to one of claims 1 to 10, characterized by the following sequence of steps: a) the fine selector ( 18 ), if necessary, to the end position of the preselector on the control winding ( 14 ), b) the coupling switch ( 38 ) is switched from an open normal position to a closed switch position, c) the selection ( 20 ) is switched to a non-contacting neutral position, d) the fine selector ( 18 ) is passed over the taps ( 16 ) the rule winding ( 14 ) to the opposite end position on the control winding ( 14 ), e) the selection ( 20 ) is moved to the end position on the control winding ( 14 ), on which the fine selector ( 18 ), f) the coupling contact ( 40 ) opens to its normal position.